張濤

摘 要：介紹了目前本安儀表系統(tǒng)的本安回路驗(yàn)證現(xiàn)狀及其在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域工程設(shè)計(jì)中的的必要性和重要性，詳細(xì)闡述了參量認(rèn)可的驗(yàn)證理論，并通過應(yīng)用實(shí)例解釋了參量認(rèn)可的計(jì)算方法。

關(guān)鍵詞：防爆；本安回路；參量認(rèn)可；安全參數(shù)；計(jì)算

中圖分類號(hào)：X924.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）19-0173-02

Abstract： This paper introduces the present situation of the verification of the intrinsically safe circuit of the intrinsically safe instrument system and its necessity and importance in the engineering design of the explosive hazard zone， and expounds in detail the verification theory of the parameter approval， and then an example is given to explain the calculation method of parameter approval.

Keywords： explosion proof； intrinsically safe loop； parameter approval； safety parameter； calculation

1 概述

在現(xiàn)代的安全防爆中，除對(duì)現(xiàn)場儀表本身的安全防爆問題提出更高更嚴(yán)的要求外，還要求由現(xiàn)場儀表及其電路組成的系統(tǒng)具有安全防爆性能[1]，此系統(tǒng)一般稱為儀表本安回路。儀表本安回路廣泛應(yīng)用于石油化工等工業(yè)領(lǐng)域的爆炸危險(xiǎn)場所，本安回路驗(yàn)證也是自控設(shè)計(jì)中不可缺少的部分。如果沒有經(jīng)過嚴(yán)格的本安回路驗(yàn)證，將有可能導(dǎo)致約30%的回路存在安全隱患[2]。

目前，國際上各檢測機(jī)構(gòu)對(duì)防爆儀表系統(tǒng)的檢驗(yàn)認(rèn)證方法有3種[3]：系統(tǒng)認(rèn)可、參量認(rèn)可和FISCO認(rèn)可。其中系統(tǒng)認(rèn)可和參量認(rèn)可適用于簡單本安回路、混合本安回路、復(fù)雜本安回路的計(jì)算，而FISCO認(rèn)可主要是針對(duì)現(xiàn)場總線技術(shù)的認(rèn)證方式。在我國，較多采用的是系統(tǒng)認(rèn)可（聯(lián)合取證），但其組合靈活性差，在參量認(rèn)可的方式被中國國家級(jí)儀器儀表安全監(jiān)督站所認(rèn)可之后，越來越多的國內(nèi)工程采用了參量認(rèn)可的方式；而在國外項(xiàng)目中，較多采用的是參量認(rèn)可（整體認(rèn)可），其更適用于本安回路驗(yàn)證[4]。

2 參量認(rèn)可的參數(shù)及計(jì)算方法

參量認(rèn)可是指對(duì)單臺(tái)設(shè)備（本安儀表或關(guān)聯(lián)設(shè)備）進(jìn)行的檢驗(yàn)認(rèn)可，并給出一組相應(yīng)的安全參數(shù)。包括：

2.1 本安現(xiàn)場設(shè)備的安全參數(shù)

Ui-最大可接受的電壓；Ii-最大可接受的電流；Ci-內(nèi)部未被保護(hù)的電容；Li-內(nèi)部未被保護(hù)的電阻；Pi-允許輸入的功率。

2.2 關(guān)聯(lián)設(shè)備的安全參數(shù)

Uo-開路電壓，即可輸出的最大電壓；Io-短路電流，即可輸出的最大電流；Co-允許外接的最大電容；Lo-允許外界的最大電感；Po-允許輸入的功率。

2.3 本安電纜的安全參數(shù)

Cc-最大允許分布電容，Cc=Ck×L；Lc-最大允許分布電感，Lc=Lk×L。

其中，Ck-單位長度電纜的分布電容；Lk-單位長度電纜的分布電感；L-電纜長度。

上述參數(shù)可從本安設(shè)備的防爆認(rèn)證證書上獲取。采用參量認(rèn)可進(jìn)行本安系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需要滿足下列關(guān)系式就可構(gòu)成本安系統(tǒng)。這5個(gè)不等式是核算本安電路是否符合規(guī)范要求的必要條件。

值得注意的是，IEC 60079-14規(guī)定：當(dāng)本安回路現(xiàn)場有多個(gè)本安設(shè)備時(shí)，Ui和Li分別為所有本安設(shè)備等效電容和等效電感之和；當(dāng)∑Ui>1% Uo且∑Li>1%Lo時(shí)，安全柵（關(guān)聯(lián)設(shè)備）的Uo和Lo應(yīng)除以2后再代入不等式中進(jìn)行本安回路驗(yàn)算[5]。

3 參量認(rèn)可的應(yīng)用實(shí)例

在有色金屬選礦廠，一般較少出現(xiàn)危險(xiǎn)性的區(qū)域。在非洲某大項(xiàng)銅浮選廠藥劑車間的設(shè)計(jì)中，業(yè)主將該車間列為爆炸危險(xiǎn)場所，所以該車間內(nèi)涉及的液位檢測、流量檢測等儀表回路均應(yīng)采用本安回路。下面以該車間內(nèi)流量回路19-FIT-401為例，通過參量認(rèn)可的方式驗(yàn)證該回路的可行性。本安回路如圖1所示，其中19-IBP-001為安全隔離箱。

經(jīng)查要使用的關(guān)聯(lián)設(shè)備、本安儀表、電纜的防爆認(rèn)證證書，得到表2、表3、表4的數(shù)據(jù)。

對(duì)上述安全參數(shù)進(jìn)行核算，可得到如表5所示的結(jié)果。結(jié)果證明：該回路完全滿足表1中5個(gè)不等式的要求，通過了本安回路驗(yàn)證，因此可用于此防爆區(qū)。工程中其它回路驗(yàn)證方法和本回路類同。

4 結(jié)束語

參量認(rèn)可通過各設(shè)備的防爆認(rèn)證證書獲得各安全參數(shù)，進(jìn)行自由組合并計(jì)算驗(yàn)證，此檢驗(yàn)方法的方法方便靈活，適用于工程設(shè)計(jì)中從簡單到復(fù)雜的本安回路驗(yàn)證。

雖然工程實(shí)踐中絕大部分回路安全參數(shù)驗(yàn)證是可以通過的，但不能存在僥幸心理，必須對(duì)各本安回路進(jìn)行逐一驗(yàn)證核算。特別是在一些國外工程項(xiàng)目中，本安回路驗(yàn)證的結(jié)果還需要相關(guān)的檢驗(yàn)部門認(rèn)證并頒發(fā)證書才算合規(guī)，否則不予以認(rèn)可。同時(shí)，本安回路驗(yàn)證也為各危險(xiǎn)行業(yè)、危險(xiǎn)區(qū)域的安全生產(chǎn)提供了更可靠的安全保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]范紅衛(wèi)，常新宏，洪強(qiáng)，等.本安系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題探討[J].礦冶，2006，6：74.

[2]王珍.本質(zhì)安全儀表回路設(shè)計(jì)方法探討[J].石油化工自動(dòng)化，2009，4：65-70.

[3]徐春玲，凌志浩.本安現(xiàn)場總線系統(tǒng)Profibus-PA及其應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表，2006，7：42-45.

[4]李勝利.本安防爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)中安全柵的選用[J].石油化工自動(dòng)化，2000，1：6-7.

[5]IEC/SC 31J. IEC60079 -14 -2013 Explosive atmospheres -Part 14： Electrical installations design， selection and erection [S].瑞士：國際電工委員會(huì)，2013：56-57.